הספק הוא קצב המרת אנרגיה, כמות האנרגיה המתגלגלת בשנייה
האנרגיה יכולה להיות חשמלית, מכנית או כל סוג אחר של אנרגיה
הספק נמדד ביחידות של וואט
P הספק נמדד ביחידות וואט.
t זמן גלגול האנרגיה בשניות.
E כמות האנרגיה ביחידות ג׳אולים.
דוגמא 1
טרקטור א’ מרים משקל 10,000N ב-80 שניות לגובה 2 מטר
טרקטור ב’ מרים משקל 10,000N ב-40 שניות לגובה 2 מטר
טרקטור ב’ השקיע כמות אנרגיה זהה בחצי מהזמן ולכן ההספק שלו כפול.
דוגמא 2
במכשירים חשמליים שונים אנרגיה חשמלית מתגלגלת לאנרגיה אחרת. לדוגמא, בקומקום חשמלי בו מרתיחים מים אנרגיה חשמלית מתגלגלת לאנרגית חום.
בתמונות מימין ניתן לראות שני קומקומים חשמליים. זמן הרתחת המים שונה בכל קומקום כי קצב גלגול האנרגיה מאנרגיה חשמלית לאנרגית חום שונה.
קומקום 2 הוא קומקום ישן, זמן הרתחת המים הוא 6 דקות. לעומת זאת, בקומקום 1 משך הרתחת המים הוא 3 דקות. אותה כמות אנרגיה מושקעת בהרתחת המים בשני המכשירים אולם קצב גלגול האנרגיה מהיר יותר בקומקום 1.
קומקום 2
קומקום 1
קצב גלגול האנרגיה במכשיר או בתהליך נקרא הספק
דוגמא 3
על גבי נורה רשום הספק 150 וואט, מה משמעות הנתונים ?
כאשר מחברים את הנורה לשקע החשמל, היא מקבלת אנרגיה חשמלית בעוצמה של 150 ג׳אול (J) כל שנייה וממירה אותה לאנרגית חום ואור.
דוגמא 4
על מדבקה של תנור חימום רשום 1.5KW, מה המשמעות של הנתונים?
לפעולה תקינה של המכשיר, יש לחבר אותו למקור מתח ובכל שנייה אנרגיה חשמלית בגודל 1500 ג׳אול (J) הופכת לאנרגית אור וחום.
במכשיר חשמלי מתגלגלת אנרגיה חשמלית המגיעה אליו ממקור האנרגיה
שאליו הוא מחובר, להספק האנרגיה החשמלית קוראים הספק חשמלי
חישוב האנרגיה החשמלית Ee
בחקר השפעת זרם חשמלי על פעולת מכשירים חשמליים שונים כגון פנס, מאוורר ועוד התגלו מספר יחסים שהובילו לפיתוח נוסחאות שמשמשות אותנו לחישובים.
האנרגיה החשמלית תלויה במטען שעובר במעגל ובמתח החשמלי.
כאשר כמות המטען החשמלי במעגל q גדלה ומחזיקים את המתח קבוע, גם האנרגיה החשמלית Ee המתגלגלת גדלה פי אותו מספר.
כאשר מגדילים את המתח החשמלי V במעגל ומחזיקים את המטען קבוע, האנרגיה החשמלית Ee המתגלגלת גדלה פי אותו מספר.
את הקשר המדויק שהוכח בניסויים ניתן לבטא בנוסחה הבאה :
כדי לקבל את האנרגיה בג’אולים יש לבטא את המטען q בקולונים ואת המתח V בוולטים.
נעזר בקשר בין המטען והזרם
ונציב את הקשר בנוסחת האנרגיה :
סיכום נוסחאות לחישוב הספק החשמלי
יחידות וגדלים
P = הספק (וואטים – w)
E = אנרגיה (ג׳אול)
t = זמן בשניות
V = עוצמת המתח (וולט – v)
i = עוצמת הזרם (אמפר – A)
הגדרת קילוואט-שעה (קוט”ש)
מהנוסחה הקודמת ניתן לראות שמכפלה של הספק בזמן נותנת אנרגיה.
כאשר ההספק ביחידות קילוואט והזמן ביחידות של שעה, האנרגיה המתקבלת היא ביחידות של קילוואט-שעה (קוט”ש).
הקשר בין 1 קוט”ש (קילוואט לשעה) לבין 1 ג׳אול
כיצד נמדדת צריכת החשמל בבתים?
1 וואט הוא הספק שמתקבל מאנרגיה בת ג׳אול אחד במשך שנייה אחת.
במכשיר ד’ מהטבלה ניתן לראות את הקשר בין קוט”ש לג’אול:
1 קילוואט לשעה = 3600000 ג׳אול
1KWh=3,600,000J
שימוש ביחידה של קוט”ש מאפשרת להקטין את המספרים ולכן נוח יותר להשתמש בה.
דוגמא 5
ֿלפניך טבלה ובה הספקים ושעות עבודה של מכשירי חשמל.
אם ידוע כי עלות 1kwh היא 0.5 ₪, כמה נשלם בחודש (30 יום) על פעולת כל מכשיר ביחידות גאול וקוט”ש? השלם את הטבלה.
- Home
- /
- יחידות בפיזיקה
- /
- אנרגיה חשמלית
- /
- אנרגיה והספק במעגל החשמלי